uniVersI/O



2011: Elämää avaruudessa?

 

Maailmankaikkeuden laajenemisen johdosta jokainen avaruuden piste voi ajatella olevansa keskipiste, josta kaikki muut avaruuden pisteet loittonevat

Onko avaruudessa elämää? On. Me olemme siitä hyvä esimerkki. Eikä sen perusteella, että emme ole vielä löytäneet/tavanneet/havainneet muuta elämää Maapallon ulkopuolelta voi vetää johtopäätöstä oman elämämme ainutkertaisuudesta. Ihmiset ovat olleet väärässä aikaisemminkin asettaessaan itsensä erityisasemaan maailmankaikkeudessa. Esimerkiksi olemme joskus ajatelleet Maapallon, Auringon tai Linnunradan keskustan sijaitsevan universumin keskipisteessä. Nämä käsitykset on kuitenkin kumottu ennemmin tai myöhemmin tähtitietellisten havaintojen myötä. Tämän päivän tietämyksen mukaan koko maailmankaikkeuden keskipisteellä ei ole hyvää määritelmää. Toisin sanoen on yhtäpitävää sanoa maailmankaikkeuden keskipisteen sijaitsevan jokaisessa avaruuden pisteessä tai että sitä ei ole olemassa ollenkaan (kts. kuva oikealla). Alkuräjähdyksen jälkeen äärimmäisen tiheä, kuuma ja pieni maailmankaikkeus paisui tai venyi suuremmaksi samaan tapaan kuin puhallettava ilmapallo (tosin maailmankaikkeus on avaruudellisilta mitoiltaan kolmiulotteinen, joten yksi avaruusulottuvuus täytyy redusoida pois tässä analogiassa). Yhtälailla maailmankaikkeuden kuin ilmapallon pinnan keskipistettä on mahdotonta määrittää. Mikäli tämän alustuksen jälkeen voidaan sanoa, että elämän esiintyminen Maapallon ulkopuolella on mahdollista (sulkien pois astronautit, kosmonautit, taikonautit, apinat, koirat, kissat, hiiret, rotat, kalat, hämähäkit, sisiliskot, sammakot, kilpikonnat ym. Maa-lähtöiset elämänmuodot, joita on todistetusti nähty avaruudessa), kysymys herää miten ja milloin sitä havaitaan? Jääkö vuosi 2011 historiaan ekstraterrestiaalisen elämän löytymisen vuotena?

Vikingit Marsissa

Vuonna 1976 NASA:n kaksi Viking-luotainta laskeutui Marsin pinnalle varustettuna neljällä eri kokeella, jotka oli suunniteltu antamaan varmoja todisteita elämän esiintymisestä punaisella planeetalla. Ensimmäinen koe käristi Marsin pinnalta kerätyn maanäytteen ja analysoi syntyneestä kuumasta kaasusta orgaanista hiiltä, jota ei löytynyt. Toinen ja neljäs koe ruiskutti ravinteita ja sitten hiiltä kahdelle näytteelle toiveena herättää horroksessa olevia marsilaisia mikrobeja ahmimaan tarjolla olevia herkkuja, mutta tulokset vastasivat täysin kontrolleista saatuja. Kolmas koe antoi kuitenkin posiitivisen tuloksen. Jokin Marsin punaisessa hiekassa absorboi luotaimen syöttämää radioaktiivista hiiltä ja sylkäisi sen hiilidioksidipilven mukana pois aivan kuten elävä, hengittävä solu tekisi. Joten löytyikö Marsin pinnalta elämää? Tänä päivänä on varsin helppo sanoa, että ei löytynyt. Jo Viking-luotaimen tutkijat joutuivat luopumaan ajatuksesta koska koetta ei pystytty toistamaan sekä ensimmäinen, toinen ja neljäs koe osoittivat, että Marsin pinta ei sisältänyt orgaanista hiiltä, ja jos jotain elävää siellä olisikin ollut niin se ei ollut kovin nälkäinen. Viking-luotaimien mysteeri ratkesi, kun vuonna 2008 NASA:n Phoenix-luotain laskeutui lähelle Marsin pohjoisnapaa ja havaitsi perkloraattia Marsin pinnalla. Perkloraatti on hyvin reaktiivinen molekyyli, joka voi muodostaa hiilidioksidikaasua reagoidessaan hiilen kanssa ja se selittää Viking-luotaimen kolmannessa kokeessa havaitut tulokset täysin.

Elämän kriteereistä

Enceladus

Mitä muuta Viking-luotaimien kokeista jäi käteen, kuin läjä Marsin elotonta pintaa? Ainakin se, että tutkijat eivät tarpeeksi ajatelleet Marsissa vallitsevia olosuhteita; kuivajäätynyt ja säteilylle altis pinta on varsin vihamielinen ympäristö elämälle, joita luotaimien kokeet oli suunniteltu havaitsemaan. Niinpä elämän etsimisessä avaruudesta on palattu siihen minkä tunnemme parhaiten: elämän Maan pinnalla. Yksi välttämättömistä kriteereistä maankaltaiselle elämälle on nestemäisen veden esiintyminen. Elämä alkoi Maapallolla merissä ja kaikki tunnetut organismit eivät voi selvitä loputtomiin ilman vettä, joten nestemäisen veden esiintyminen planeetan tai kuun pinnalla antaa mahdollisuuden elämälle (kuten sen tunnemme) syntyä ja kehittyä. Tänä päivänä Marsin ilmakehän paine on niin pieni, että vesi ei pysy nestemäisenä Marsin pinnalla. Toisaalta pinnalla esiintyneestä vedestä kaukaisessa menneisyydessä on saatu enenevässä määrin merkkejä, ja nestemäistä vettä voi yhä esiintyä pinnan alla. Myös Jupiterin kuun Europan ja Saturnuksen kuun Enceladuksen pinnan alla ajatellaan olevan meriä. Muinaisten jokien ja järvien jättämät uomat tai pinnanalaiset meret voivat olla paikkoja, joista elävää tai fossiloitunuttta elämää voisi mahdollisesti löytyä. Mutta yksin nestemäisen veden esiintyminen tai sen mahdollisuus esiintyä planeetan pinnalla ei ole nk. biosormenjälki, elämän ehdoton merkki, vaan muitakin kriteereitä tarvitaan elämän etsimisessä.

Miksi tyytyä vain hiileen?

Tähän mennessä olemme etsineet vain hiilipohjaista elämää, mutta kenties elämää voi syntyä pohjautuen muihin atomeihin. Ehkä jossain on olemassa elämänmuotoja, jotka pohjautuvat silikoniatomeihin tai hengittävät metaania. Voiko elämä muodostua ilman DNA:ta, tarvitseeko evoluutio biologisia polymeerejä tai voisiko jokin muu neste kuin vesi pitää yllä kemikaalisia prosesseja, joiden ajatellaan johtaneen elämän syntyyn Maapallolla? Näihin kysymyksiin etsivät vastauksia astrobiologit yhdessä synteettisten biologien kanssa. Pohjautuen tuntemaamme hiilipohjaiseen elämään voidaan olettaa, että mahdollisuus maankaltaisen elämän syntyyn on olemassa myös muuallakin avaruudessa. Niinpä tutkijat lastaavatkin luotaimia kokeilla, jotka keskittyvät tuttuihin biosormenjälkiin. Esimerkiksi hiilipohjainen elämä suosii tiettyjä hiilen isotooppeja, joten mittaamalla kivestä hiilen eri isotooppien suhdetta antaa vihiä olemassa olevan tai olleen elämän esiintymisestä. Nämä menetelmät ovat myös helposti testattavissa maanpinnalla, joten niiden luotettavuus on hyvä.

Elämää joka puolella

Deinococcus radiodurans

Maapallolla esiintyy myös erittäin rankoissa olosuhteissa eläviä ekstremofiilejä, esimerkiksi veteen upotetussa ydinreaktorissa eleleviä sauvabakteereja tai organismeja, jotka menestyvät vahvasti happoisessa tai emäksisessä ympäristössä, kiven sisässä vailla häivähdystäkään Auringosta, sadan asteen lämpötiloissa tai -15 asteen pakkasessa, korkeassa paineessa tai hyvin kuivissa olosuhteissa. Bakteerimaailman ehdoton kestävyyskuningas on kuitenkin polyekstremofiili Deinococcus radiodurans, joka selviää kylmästä, kuivuudesta, tyhjiöstä, happoisista olosuhteista ja kestää tuhansia kertoja voimakkaampaa säteilyä kuin ihminen. Ensimmäisenä tämä bakteerimaailman Conan Bakteeri tavattiin säteilytetystä jauhelihasta 50-luvulla tehdyssä kokeessa, jossa tutkittiin voidaanko purkitettua jauhelihaa steriloida käyttäen gammasäteilyä. Tämän jälkeen Deinococcus radioduransia on tavattu lähes kaikkialla lähtien norsun ulosteista graniittiin Antarktiksen kuivissa laaksoissa (ympäristö, joka muistuttaa Maapallolla eniten Marsin olosuhteita). Pelkästään Deinococcus radioduransin olemassaolo viittaa siihen, että elämälle lähes mikä tahansa on mahdollista.

Eksoplaneettojen kasvillisuudesta

Entäpä jos jostain syystä elämää ei olisikaan muodostunut muualla Aurinkokunnassa, jolloin havaintojen ja kokeiden teko paikanpäällä ei olisi enää mahdollista? Silloin meidän täytyy tyytyä vain teleskoopeilla tehtäviin havaintoihin. Eksoplaneettojen ilmakehien koostumus on mahdollista selvittää spektroskopian avulla, ja tällöin esimerkiksi runsas määrä biogeenistä kaasua ilmakehässä voisi olla merkki elämästä. Toisaalta Viking-luotaimien kokeet osoittivat, että myös abioottiset, eli elottomat kemialliset ja fysikaaliset prosessit voivat tuottaa ”haamu-biosormenjälkiä”. Tulevaisuuden satelliitit (esim. Terrestial Planet Finder) ovat kuitenkin jo niin tarkkoja, että niillä pystytään mahdollisesti havaitsemaan kasvillisuuden aiheuttama varjostuksen määrä eksoplaneetan albedoon menetelmällä, joka on jo käytössä Maata tutkivilla satelliiteilla.

Vieraat sivilisaatiot

Tähtienvälinen Rosettan kivi

Viimeisenä herää kysymys älyllisen elämän esiintymisestä maailmankaikkeudessa Maapallon ulkopuolella. Voimme muodostaa ”älykkäitä arvauksia” sivilisaatioiden määrästä, niiden pitkäikäisyydestä ja tiheydestä galaksissamme tilastollisen matematiikan avulla, mutta tulosten puuttuessa nämä arvaukset sekä kysymykset sivilisaatioiden älykkyydestä, moraalista ja käyttäytymisestä ovat enemmän filosofiaa kuin tiedettä. Ainut instanssi, joka tutkii Maan ulkopuolista älyllistä elämää on SETI ja tähän mennessä sen tulosten perusteella voimme sanoa, että galaksimme ei pursuile älykästä elämää, jotka kattaisivat lähes kaikkien Auringon kaltaisten tähtien planeettakunnat, ja jotka lähettäisivät voimakkaita radiosignaaleja suoraan kohti Maata. Kenties olemme yksin. Pessimisti voisi ajatella, että älykkäät sivilisaatiot tuhoavat ennen pitkää itsensä ydinvoiman avustuksella tai tuhoavat planeettansa ylittämällä sen kantokyvyn tai vaipuvat virtuaalimaailmaan ravinteiden ja stimulanttien virratessa suoraan elimistöön. Enimmäkseen nämä arvailut heijastavat kuitenkin pelkoja oman planeettamme kohtalosta. Kenties on olemassa sivilisaatioita jotka aktiivisesti etsivät älykästä elämää ja tiedottavat itsestään myös muille, mutta sijaitsevat niin kaukana, että signaalin kulkemiseen meille saakka menee satoja, tuhansia tai kymmeniätuhansia vuosia.

Maan ulkopuolisen elämän etsiminen avaruudesta on yksi vuosisadan merkittävimmistä kysymyksistä. Ekstraterrestiaalisen elämän löytyminen olisi verrattavissa Kopernikaaniseen vallankumoukseen ihmiskunnan historiassa, ja sen saavuttaminen vaatii edistysaskeleita niin maanpäällisen elämän etsimisessä ja ymmärtämisessä kuin Maan ulkopuolisen elämän etsimisessä kaikilla mahdollisilla tasoilla pienistä organismeista aina älykkäisiin sivilisaatioihin asti. Odotan mielenkiinnolla mitä seuraava vuosikymmen tuo tullessaan tällä saralla.

Mainokset

Trackbacks & Pingbacks

  1. Tiedeviikko 5/11 « uniVersI/O pingbacked : 6 years, 9 months ago
  2. Tiedeviikko 12+13/11 « uniVersI/O pingbacked : 6 years, 7 months ago
  3. 2012: Higgsin vuosi? « uniVersI/O pingbacked : 5 years, 10 months ago

Kommentit



Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s

%d bloggers like this: